热点题型04 化学反应机理探究与分析-2025年高考化学【热点·重点·难点】专练（新高考通用）

热点题型04 化学反应机理探究与分析 一、基元反应 1．概念 大多数化学反应都是分几步完成的，其中的每一步反应称为基元反应。 如反应：H2O2＋2Br－＋2H＋===Br2＋2H2O，通过大量实验提出它们微观过程如下： (1)H＋＋H2O2H3O (2)H3O＋Br－===H2O＋HOBr (3)HOBr＋H＋＋Br－===H2O＋Br2 2．基元反应过渡态理论 基元反应过渡态理论认为，基元反应在从反应物到产物的变化过程中要经历一个中间状态，这个状态称为过渡态。 AB＋C―→[A…B…C]―→A＋BC 反应物　　过渡态　　 反应产物 过渡态是反应过程中具有最高能量的一种结构状态，过渡态能量与反应物的平均能量的差值相当于活化能[活化能(能垒)越高，此步基元反应速率越慢]。例如，一溴甲烷与NaOH溶液反应的过程可以表示为CH3Br＋OH－―→[Br…CH3…OH]―→Br－＋CH3OH 二、活化能 1.有效碰撞理论与活化能 活化能 活化分子数 单位体积内活化分子数 有效碰撞 增大浓度/压强 不变 不变 增多 增加 升高温度 不变 增多 增多 增加 催化剂 下降 增多 增多 增加 备注：速率常数k＝(阿伦尼乌斯公式) A—比例系数，Ea—活化能，R—常数，T—开氏温度。从公式可以判断出，T越高，速率常数越大，反应速率越大。Ea越小，速率常数越大，反应速率越大。 2.活化能与反应机理 使用催化剂，可以改变活化能，改变反应机理，在反应机理中每一步反应的活化能不同，且均比总反应的活化能低，故一般使用催化剂可以降低反应活化能，加快反应速率，如图所示： E1为总反应的活化能，E2、E3为使用催化剂反应机理中各步的活化能。 3.多步反应的活化能及与速率的关系 如NO在空气中存在如下反应： 2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)　ΔH，反应分两步完成，其反应历程如图： (1)多步反应的活化能：一个化学反应由几个基元反应完成，每一个基元反应都经历一个过渡态，如该图中的TS1和TS2，达到该过渡态所需要能量为该基元反应的活化能，分别为Ea1、Ea2 (2)反应的能量变化 ①第1步基元反应ΔH1＝E2－E3<0，为放热反应，Ea1＝ E4－E3。 ②第2步基元反应ΔH2＝ E1－E2<0，为放热反应，Ea2＝ E5－_E2。 ③总反应的反应热与基元反应的活化能的大小无关，只与反应物、生成物的能量有关，ΔH＝ E1－E3 <0，为放热反应。 (3)活化能和速率的关系 基元反应的活化能越大，反应物到达过渡态就越不容易，该基元反应的速率就越慢。 Ea1<Ea2，第2步基元反应为该反应过程的决速步骤。 4.催化剂对反应历程与活化能影响 图例 解读 (1)在无催化剂的情况下：E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能；E1－E2＝ΔH。 (2)有催化剂时，总反应分成了两个反应步骤，反应①为吸热反应，产物为总反应的中间产物，反应②为放热反应；总反应为放热反应。 (3)同一反应分为若干个基元反应，活化能大的基元反应速率较慢，决定了总反应的快慢；相同反应物同时发生多个竞争反应时，能垒越小的反应，反应速率越大，产物占比越高。 (4)催化剂的作用：降低E1、E2，但不影响ΔH。 【特别提醒】 (1)活化能是从低能态“爬坡”到高能态的能垒，活化能最大的步骤，决定了整个反应过程的反应速率。 (2)分析变化过程中所经历的全部基元反应，包括过渡态的形成，键的断裂和生成等。 三、催化剂与中间产物 催化剂：在连续反应中从一开始就参与了反应，在最后又再次生成，所以仅从结果上来看似乎并没有发生变化，实则是消耗多少后续又生成了多少。 中间产物：在连续反应中为某一步的产物，在后续反应中又作为反应物被消耗，所以仅从结果上来看似乎并没有生成，实则是生成多少后续又消耗多少。 在含少量I－的溶液中，H2O2分解的机理为 H2O2＋I－―→H2O＋IO－　慢 H2O2＋IO－―→O2＋I－＋H2O　快 在该反应中I－为催化剂，IO－为中间产物。 而在机理图中，先找到确定的反应物，反应物一般是通过一个箭头进入整个历程的物质(产物一般多是通过一个箭头最终脱离这个历程的物质)，与之同时反应的就是催化剂，并且经过一个完整循环之后又会生成；中间产物则是这个循环中的任何一个环节。 如图中，MoO3是该反应的催化剂，为中间产物。 1，2-丙二醇脱氧脱水反应的催化循环机理 四、循环反应图中三类物质：反应物、产物、中间产物及反应条件、催化剂的判断 五、反应历程 1．化学动力学与反应历程 化学动力学是研究化学反应进行的速率和反应历程(即机理)的科学。所谓反应历程就是反应物按什么途径，经过哪些步骤，才能转化为最终产物。选择适当的反应途径，可以使热力学由预期转变为现实。 2．基元反应与非基元反应 例如H＋＋OH－===H2O，反应几乎没有过程，瞬间平衡一步到位，称为简单反应；而2HI===H2＋I2的实际机理是分两步进行的，每一步都是一个基元反应：2HI―→H2＋2I·、2I·―→I2，存在未成对电子的微粒称为自由基，反应活性高，寿命短，2HI===H2＋I2称为非基元反应。 六、过渡态与中间体 1．过渡态 A＋B－C―→[A…B…C]―→A－B＋C 备注：(1)以上为一种基元反应，其中正反应活化能Ea正＝b－a，逆反应活化能Ea逆＝b－c，ΔH＝Ea正－Ea逆。(2)过渡态(A…B…C)不稳定。 2．中间体 备注：处于能量最高点的是反应的过渡态，在多步反应中两个过渡态之间的是中间体，中间体很活泼，寿命很短，但是会比过渡态更稳定些。 七、能垒与决速步 能垒：可以简单理解为从左往右进行中，向上爬坡吸收的能量，而包含最高能垒的反应我们称之为决速步骤，也称为慢反应。 例如图中，从第一个中间体到过渡态2的能量就是最高能垒，而HCOO*＋H*===CO2＋2H*是在Rh做催化剂时该历程的决速步骤。 （建议用时：40分钟） 考向01 反应机理 1.（2024·北京卷）可采用催化氧化法将工业副产物制成，实现氯资源的再利用。反应的热化学方程式：。下图所示为该法的一种催化机理。 下列说法不正确的是 A. Y为反应物，W为生成物 B. 反应制得，须投入 C. 升高反应温度，被氧化制的反应平衡常数减小 D. 图中转化涉及的反应中有两个属于氧化还原反应 2.（2024·广西卷）烯烃进行加成反应的一种机理如下： 此外，已知实验测得与进行加成反应的活化能依次减小。下列说法错误的是 A．乙烯与HCl反应的中间体为 B．乙烯与氯水反应无生成 C．卤化氢与乙烯反应的活性： D．烯烃双键碳上连接的甲基越多，与的反应越容易 3.（2024·四川省遂宁市·三诊）中国提出二氧化碳排放在2030年前达到峰值，2060年前实现碳中和。这体现了中国作为全球负责任大国的环境承诺和行动决心。二氧化碳选择性加氢制甲醇是解决温室效应、发展绿色能源和实现经济可持续发展的重要途径之一、常温常压下利用铜基催化剂实现二氧化碳选择性加氢制甲醇的反应机理和能量变化图如下(其中吸附在催化剂表面上的粒子用*标注)，下列说法错误的是 A．二氧化碳选择性加氢制甲醇是放热反应 B．催化剂能改变反应机理，加快反应速率，降低反应热 C．总反应为CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g) D．该历程的决速步为HCOO*＋4H*=CH3O*＋H2O 4.（2024·江西省景德镇·质检）一定温度下，反应的机理第1步为，理论计算后续步骤可能的反应机理如图所示，TS1和TS2表示过渡态。下列说法错误的是 A．该反应的 B．机理a、b均表示2步基元反应 C．机理a、b决速步的能垒： D．由机理a可知键能大小：Cl-Si<H-Si 5.（2024·广东省梅州市·一模）中国科学院化学研究所发表了催化氢化机理。其机理中化合物化合物的过程和其相对能量变化如图所示。下列说法不正确的是 A．选择更优催化剂可以提升单位时间内的转化率 B．该过程的总反应速率主要由过程①决定 C．化合物化合物的过程包含两个基元反应 D．低温有利于化合物化合物的反应自发进行 考向02 反应历程 6.（2023·广东卷）催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应。反应历程(下图)中，M为中间产物。其它条件相同时，下列说法不正确的是 A. 使用Ⅰ和Ⅱ，反应历程都分4步进行 B. 反应达平衡时，升高温度，R的浓度增大 C. 使用Ⅱ时，反应体系更快达到平衡 D. 使用Ⅰ时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大 7.（2024·湖北省七市州教科研协作体·联考）常温常压下利用Cu/ZnO/ZrO催化剂实现二氧化碳加氢制甲醇的反应历程和能量变化图如下（其中吸附在催化剂表面上的粒子用*标注）： 下列说法正确的是 A．转化历程有五个基元反应，决速步为： B．若无Cu/ZnO/ZrO催化剂，二氧化碳加氢制甲醇不能自发进行 C．反应过程中断裂与形成的共价键类型相同 D．寻找高效催化剂，有利于的回收利用，使该反应原子利用率达到100% 8.（2024·山西省际名校·联考）在Ni的活化下可放出，其反应历程如下图所示。下列关于该反应历程的说法正确的是 A．该反应历程的决速步反应是中间体2→过渡态2 B．此反应过程中有极性键和非极性键的断裂和生成 C．整个过程中Ni是该反应的催化剂 D．该反应过程中共包含4个基元反应 9.（2024·黑龙江省大庆实验中学·期末）催化作用下，发生反应的历程如图所示。下列说法正确的是 A．反应过程中Mo形成的共价键数目始终保持不变 B．改变反应途径，提高了单位时间原料转化率 C．如果原料为乙二醇，则主要有机产物是乙醛和乙烯 D．总反应为 10.（2024·内蒙古包头市·期末）是电解铝烟气的主要组分之一，属于强温室气体，其温室效应指数为的7390倍。我国科学家用作为催化剂实现了催化水解，其历程如图所示。下列说法错误的是 A．总反应为： B．不能改变总反应的 C．反应过程中，、键既有断裂又有形成 D．反应过程中涉及的小分子都只含有极性键 考向03 过渡态 11.（2024·安徽卷）某温度下，在密闭容器中充入一定量，发生下列反应：，，测得各气体浓度与反应时间的关系如图所示。下列反应进程示意图符合题意的是 A. B. C. D. 12.（2024·北京卷）苯在浓和浓作用下，反应过程中能量变化示意图如下。下列说法不正确的是 A. 从中间体到产物，无论从产物稳定性还是反应速率的角度均有利于产物Ⅱ B. X为苯的加成产物，Y为苯的取代产物 C. 由苯得到M时，苯中的大键没有变化 D. 对于生成Y的反应，浓作催化剂 13.（2024·甘肃卷）甲烷在某含催化剂作用下部分反应的能量变化如图所示，下列说法错误的是 A. B. 步骤2逆向反应的 C. 步骤1的反应比步骤2快 D. 该过程实现了甲烷的氧化 14.（2024·浙江省五校联盟·联考）一定条件下，CH4与反应生成CH3OH。已知直接参与化学键变化的原子被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢。分别与CH4、CD4反应，体系的能量随反应进程的变化如下图所示(两者历程相似，图中以CH4示例)。下列说法不正确的是 A．反应历程中涉及氢原子成键变化的是步骤I B．与CD4反应的过渡态1能量变化应为图中曲线c C．若与CHD3反应，生成的氘代甲醇有3种 D．与CH2D2反应，产物的产量 15.（2024·北京市东城区·二模）下图是计算机模拟的在催化剂表面上水煤气变化的反应历程。吸附在催化剂表面的物种用“*”标注。 下列说法正确的是（  ） A．①表示CO和H2O从催化剂表面脱离的过程 B．②和④中化学键变化相同，因此吸收的能量相同 C．由图可知CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)为吸热反应 D．本历程中的催化剂通过改变水煤气变化反应的焓变，来实现改变其反应速率 16.（2024·河北省张家口市尚义一中·期末）我国学者采用量子力学法研究了钯基催化剂表面吸附和合成的反应，其中某段反应的相对能量与历程的关系如图所示，图中的为过渡态，吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。下列说法正确的是 A．该历程的最大能垒为 B．历程中决速步骤的反应为： C．钯基催化剂可使反应的减小 D．该历程中有极性键、非极性键的断裂与形成 17.（2024·贵州省遵义市·一模）Rh(Ⅰ)-Ru(Ⅲ)双金属配合物催化醋酸甲酯羰基化反应制备醋酸的反应机理和各基元反应活化能垒如图所示。其中Cat.表示催化剂，TS和TN分别表示各基元反应的过渡态和产物。下列说法错误的是 A．反应中Ru的成键数目不变 B．该羰基化反应每消耗1mol 生成1mol C．由生成经历了4个基元反应，其中第四步反应速率最慢 D．Rh(Ⅰ)-Ru(Ⅲ)双金属配合物降低了反应的活化能，但不改变反应的焓变 18.（2024·江西省鹰潭市·一模）甲醇与CO催化制备乙酸的反应历程及每分子甲醇转化为乙酸的能量变化关系如下图。下列说法正确的是 A．该过程不涉及非极性键的形成 B．该反应中，为催化剂，HI为中间产物 C．反应ⅲ为该历程的决速步骤 D．总反应的热化学方程式为 19.（2024·广西重点中学·联考）是一种特别的共轭体系。在高温条件下可以由分子经过5步氢提取和闭环脱氢反应生成。其中第一步过程的反应机理和能量变化如下： 下列说法错误的是 A．反应过程中有极性键的断裂和形成 B．图示历程中的基元反应，速率最慢的是第3步 C．制备的总反应方程式为： D．从的结构分析，结构中五元环和六元环结构的数目分别为6、10 20.（2024·山东省聊城市第三中·一模）我国科学家已经成功地利用二氧化碳催化氢化获得甲酸，利用化合物1催化氢化二氧化碳的反应过程如图甲所示，其中化合物2与水反应变成化合物3与HCOO-的反应历程如图乙所示，其中TS表示过渡态，Ⅰ表示中间体。下列说法正确的是 A．从平衡移动的角度看，升高温度可促进化合物2与水反应变成化合物3与HCOO- B．该历程中最大能垒(活化能)E正=16.87kcal/mol C．使用更高效的催化剂可以降低反应所需的活化能，最终提高二氧化碳的转化率 D．化合物1到化合物2的过程中存在碳氧键的断裂和碳氢键的形成 1 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 热点题型04 化学反应机理探究与分析 一、基元反应 1．概念 大多数化学反应都是分几步完成的，其中的每一步反应称为基元反应。 如反应：H2O2＋2Br－＋2H＋===Br2＋2H2O，通过大量实验提出它们微观过程如下： (1)H＋＋H2O2H3O (2)H3O＋Br－===H2O＋HOBr (3)HOBr＋H＋＋Br－===H2O＋Br2 2．基元反应过渡态理论 基元反应过渡态理论认为，基元反应在从反应物到产物的变化过程中要经历一个中间状态，这个状态称为过渡态。 AB＋C―→[A…B…C]―→A＋BC 反应物　　过渡态　　 反应产物 过渡态是反应过程中具有最高能量的一种结构状态，过渡态能量与反应物的平均能量的差值相当于活化能[活化能(能垒)越高，此步基元反应速率越慢]。例如，一溴甲烷与NaOH溶液反应的过程可以表示为CH3Br＋OH－―→[Br…CH3…OH]―→Br－＋CH3OH 二、活化能 1.有效碰撞理论与活化能 活化能 活化分子数 单位体积内活化分子数 有效碰撞 增大浓度/压强 不变 不变 增多 增加 升高温度 不变 增多 增多 增加 催化剂 下降 增多 增多 增加 备注：速率常数k＝(阿伦尼乌斯公式) A—比例系数，Ea—活化能，R—常数，T—开氏温度。从公式可以判断出，T越高，速率常数越大，反应速率越大。Ea越小，速率常数越大，反应速率越大。 2.活化能与反应机理 使用催化剂，可以改变活化能，改变反应机理，在反应机理中每一步反应的活化能不同，且均比总反应的活化能低，故一般使用催化剂可以降低反应活化能，加快反应速率，如图所示： E1为总反应的活化能，E2、E3为使用催化剂反应机理中各步的活化能。 3.多步反应的活化能及与速率的关系 如NO在空气中存在如下反应： 2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)　ΔH，反应分两步完成，其反应历程如图： (1)多步反应的活化能：一个化学反应由几个基元反应完成，每一个基元反应都经历一个过渡态，如该图中的TS1和TS2，达到该过渡态所需要能量为该基元反应的活化能，分别为Ea1、Ea2 (2)反应的能量变化 ①第1步基元反应ΔH1＝E2－E3<0，为放热反应，Ea1＝ E4－E3。 ②第2步基元反应ΔH2＝ E1－E2<0，为放热反应，Ea2＝ E5－_E2。 ③总反应的反应热与基元反应的活化能的大小无关，只与反应物、生成物的能量有关，ΔH＝ E1－E3 <0，为放热反应。 (3)活化能和速率的关系 基元反应的活化能越大，反应物到达过渡态就越不容易，该基元反应的速率就越慢。 Ea1<Ea2，第2步基元反应为该反应过程的决速步骤。 4.催化剂对反应历程与活化能影响 图例 解读 (1)在无催化剂的情况下：E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能；E1－E2＝ΔH。 (2)有催化剂时，总反应分成了两个反应步骤，反应①为吸热反应，产物为总反应的中间产物，反应②为放热反应；总反应为放热反应。 (3)同一反应分为若干个基元反应，活化能大的基元反应速率较慢，决定了总反应的快慢；相同反应物同时发生多个竞争反应时，能垒越小的反应，反应速率越大，产物占比越高。 (4)催化剂的作用：降低E1、E2，但不影响ΔH。 【特别提醒】 (1)活化能是从低能态“爬坡”到高能态的能垒，活化能最大的步骤，决定了整个反应过程的反应速率。 (2)分析变化过程中所经历的全部基元反应，包括过渡态的形成，键的断裂和生成等。 三、催化剂与中间产物 催化剂：在连续反应中从一开始就参与了反应，在最后又再次生成，所以仅从结果上来看似乎并没有发生变化，实则是消耗多少后续又生成了多少。 中间产物：在连续反应中为某一步的产物，在后续反应中又作为反应物被消耗，所以仅从结果上来看似乎并没有生成，实则是生成多少后续又消耗多少。 在含少量I－的溶液中，H2O2分解的机理为 H2O2＋I－―→H2O＋IO－　慢 H2O2＋IO－―→O2＋I－＋H2O　快 在该反应中I－为催化剂，IO－为中间产物。 而在机理图中，先找到确定的反应物，反应物一般是通过一个箭头进入整个历程的物质(产物一般多是通过一个箭头最终脱离这个历程的物质)，与之同时反应的就是催化剂，并且经过一个完整循环之后又会生成；中间产物则是这个循环中的任何一个环节。 如图中，MoO3是该反应的催化剂，为中间产物。 1，2-丙二醇脱氧脱水反应的催化循环机理 四、循环反应图中三类物质：反应物、产物、中间产物及反应条件、催化剂的判断 五、反应历程 1．化学动力学与反应历程 化学动力学是研究化学反应进行的速率和反应历程(即机理)的科学。所谓反应历程就是反应物按什么途径，经过哪些步骤，才能转化为最终产物。选择适当的反应途径，可以使热力学由预期转变为现实。 2．基元反应与非基元反应 例如H＋＋OH－===H2O，反应几乎没有过程，瞬间平衡一步到位，称为简单反应；而2HI===H2＋I2的实际机理是分两步进行的，每一步都是一个基元反应：2HI―→H2＋2I·、2I·―→I2，存在未成对电子的微粒称为自由基，反应活性高，寿命短，2HI===H2＋I2称为非基元反应。 六、过渡态与中间体 1．过渡态 A＋B－C―→[A…B…C]―→A－B＋C 备注：(1)以上为一种基元反应，其中正反应活化能Ea正＝b－a，逆反应活化能Ea逆＝b－c，ΔH＝Ea正－Ea逆。(2)过渡态(A…B…C)不稳定。 2．中间体 备注：处于能量最高点的是反应的过渡态，在多步反应中两个过渡态之间的是中间体，中间体很活泼，寿命很短，但是会比过渡态更稳定些。 七、能垒与决速步 能垒：可以简单理解为从左往右进行中，向上爬坡吸收的能量，而包含最高能垒的反应我们称之为决速步骤，也称为慢反应。 例如图中，从第一个中间体到过渡态2的能量就是最高能垒，而HCOO*＋H*===CO2＋2H*是在Rh做催化剂时该历程的决速步骤。 （建议用时：40分钟） 考向01 反应机理 1.（2024·北京卷）可采用催化氧化法将工业副产物制成，实现氯资源的再利用。反应的热化学方程式：。下图所示为该法的一种催化机理。 下列说法不正确的是 A. Y为反应物，W为生成物 B. 反应制得，须投入 C. 升高反应温度，被氧化制的反应平衡常数减小 D. 图中转化涉及的反应中有两个属于氧化还原反应 【答案】B 【分析】由该反应的热化学方程式可知，该反应涉及的主要物质有HCl、O2、CuO、Cl2、H2O；CuO与Y反应生成Cu(OH)Cl，则Y为HCl；Cu(OH)Cl分解生成W和Cu2OCl2，则W为H2O；CuCl2分解为X和CuCl，则X为Cl2；CuCl和Z反应生成Cu2OCl2，则Z为O2；综上所述，X、Y、Z、W依次是、、、。 【解析】由分析可知，Y为反应物，W为生成物，A正确；在反应中作催化剂，会不断循环，适量即可，B错误；总反应为放热反应，其他条件一定，升温平衡逆向移动，平衡常数减小，C正确；图中涉及的两个氧化还原反应是和，D正确；故选B。 2.（2024·广西卷）烯烃进行加成反应的一种机理如下： 此外，已知实验测得与进行加成反应的活化能依次减小。下列说法错误的是 A．乙烯与HCl反应的中间体为 B．乙烯与氯水反应无生成 C．卤化氢与乙烯反应的活性： D．烯烃双键碳上连接的甲基越多，与的反应越容易 【答案】B 【解析】A．HCl中氢带正电荷、氯带负电荷，结合机理可知，乙烯与HCl反应的中间体为氢和乙烯形成正离子：，A正确； B．氯水中存在HClO，其结构为H-O-Cl，其中Cl带正电荷、OH带负电荷，结合机理可知，乙烯与氯水反应可能会有生成，B错误； C．由机理，第一步反应为慢反应，决定反应的速率，溴原子半径大于氯，HBr中氢溴键键能更小，更容易断裂，反应更快，则卤化氢与乙烯反应的活性：，C正确； D．已知实验测得与进行加成反应的活化能依次减小；则烯烃双键碳上连接的甲基越多，与的反应越容易，D正确；故选B。 3.（2024·四川省遂宁市·三诊）中国提出二氧化碳排放在2030年前达到峰值，2060年前实现碳中和。这体现了中国作为全球负责任大国的环境承诺和行动决心。二氧化碳选择性加氢制甲醇是解决温室效应、发展绿色能源和实现经济可持续发展的重要途径之一、常温常压下利用铜基催化剂实现二氧化碳选择性加氢制甲醇的反应机理和能量变化图如下(其中吸附在催化剂表面上的粒子用*标注)，下列说法错误的是 A．二氧化碳选择性加氢制甲醇是放热反应 B．催化剂能改变反应机理，加快反应速率，降低反应热 C．总反应为CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g) D．该历程的决速步为HCOO*＋4H*=CH3O*＋H2O 【答案】B 【解析】A．由能量变化图可以看出反应物的总能量大于生成物的总能量，所以二氧化碳选择性加氢制甲醇是放热反应，A正确； B．催化剂能改变反应机理，加快反应速率，不能改变反应热，B错误； C．由反应机理和能量变化图可知，总反应为CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)，C正确； D．由能量变化图知，HCOO*＋4H*=CH3O*＋H2O的活化能最大，反应速率最慢，是该历程的决速步，D正确； 故选B。 4.（2024·江西省景德镇·质检）一定温度下，反应的机理第1步为，理论计算后续步骤可能的反应机理如图所示，TS1和TS2表示过渡态。下列说法错误的是 A．该反应的 B．机理a、b均表示2步基元反应 C．机理a、b决速步的能垒： D．由机理a可知键能大小：Cl-Si<H-Si 【答案】D 【解析】A．由图可知，该反应的，A正确； B．由图可知，机理a、b均表示2步基元反应，B正确； C．由图可知，机理a决速步的能垒为，机理b决速步的能垒为，故，C正确； D．由图可知反应的反应热，说明断裂H-Si吸收的能量小于形成Cl-Si释放的能量，则机理a键能大小：Cl-Si>H-Si，D错误；故选D。 5.（2024·广东省梅州市·一模）中国科学院化学研究所发表了催化氢化机理。其机理中化合物化合物的过程和其相对能量变化如图所示。下列说法不正确的是 A．选择更优催化剂可以提升单位时间内的转化率 B．该过程的总反应速率主要由过程①决定 C．化合物化合物的过程包含两个基元反应 D．低温有利于化合物化合物的反应自发进行 【答案】B 【解析】A．催化剂可以加快反应速率，从而可以提升单位时间内的转化率，故A正确； B．过程①的活化能为：(6.05-0.00)=6.05kJ·mol-1，②的活化能为：(11.28-2.08)=9.20kJ·mol-1，过程①的活化能小于过程②的活化能，过程①的反应速率大于过程②的反应速率，故该过程的总反应速率主要由过程②决定，故B错误； C．化合物1经两步反应转化为化合物2，每步反应均为基元反应，故C正确； D．由能量关系图可知化合物化合物的反应为放热反应，则低温有利于反应自发进行，故D正确；故选B。 考向02 反应历程 6.（2023·广东卷）催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应。反应历程(下图)中，M为中间产物。其它条件相同时，下列说法不正确的是 A. 使用Ⅰ和Ⅱ，反应历程都分4步进行 B. 反应达平衡时，升高温度，R的浓度增大 C. 使用Ⅱ时，反应体系更快达到平衡 D. 使用Ⅰ时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大 【答案】C 【解析】由图可知两种催化剂均出现四个波峰，所以使用Ⅰ和Ⅱ，反应历程都分4步进行，A正确；由图可知该反应是放热反应，所以达平衡时，升高温度平衡向左移动，R的浓度增大，B正确；由图可知Ⅰ的最高活化能小于Ⅱ的最高活化能，所以使用Ⅰ时反应速率更快，反应体系更快达到平衡，C错误；由图可知在前两个历程中使用Ⅰ活化能较低反应速率较快，后两个历程中使用Ⅰ活化能较高反应速率较慢，所以使用Ⅰ时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大，D正确；故选C。 7.（2024·湖北省七市州教科研协作体·联考）常温常压下利用Cu/ZnO/ZrO催化剂实现二氧化碳加氢制甲醇的反应历程和能量变化图如下（其中吸附在催化剂表面上的粒子用*标注）： 下列说法正确的是 A．转化历程有五个基元反应，决速步为： B．若无Cu/ZnO/ZrO催化剂，二氧化碳加氢制甲醇不能自发进行 C．反应过程中断裂与形成的共价键类型相同 D．寻找高效催化剂，有利于的回收利用，使该反应原子利用率达到100% 【答案】A 【解析】A．由图可知，转化历程有五个基元反应；活化能越大，反应越慢，为决速步，决速步为，故A正确； B．催化剂能改变反应的速率，不能决定反应是否自发进行，无Cu/ZnO/ZrO催化剂，二氧化碳加氢制甲醇依然能自发进行，故B错误； C．反应过程中断裂与形成的共价键类型不相同，故C错误； D．反应产物还有水生成，原子利用率不可能达到100%，故D错误。故选A。 8.（2024·山西省际名校·联考）在Ni的活化下可放出，其反应历程如下图所示。下列关于该反应历程的说法正确的是 A．该反应历程的决速步反应是中间体2→过渡态2 B．此反应过程中有极性键和非极性键的断裂和生成 C．整个过程中Ni是该反应的催化剂 D．该反应过程中共包含4个基元反应 【答案】D 【解析】A．慢反应决定总反应速率，中间体2→中间体3的正反应活化能最大，反应速率最慢，所以中间体2→中间体3的过程是决定整个历程反应速率的关键步骤，故A错误； B．此反应过程中有碳氢极性键、碳镍键极性键、镍氢极性键和碳碳非极性键的断裂，有碳镍键极性键、碳氢极性键和镍氢极性键的生成，没有非极性键的生成，故B错误； C．Ni参与反应，不是该反应的催化剂，故C错误； D．反应物→中间体1→中间体2→中间体3→产物，共4个基元反应，故D正确；故选D。 9.（2024·黑龙江省大庆实验中学·期末）催化作用下，发生反应的历程如图所示。下列说法正确的是 A．反应过程中Mo形成的共价键数目始终保持不变 B．改变反应途径，提高了单位时间原料转化率 C．如果原料为乙二醇，则主要有机产物是乙醛和乙烯 D．总反应为 【答案】B 【解析】A．由图示知，Mo周围形成共价键数目有6个、4个两种情况，Mo形成的共价键数目有变化，A错误； B．由图示知，MoO3对该反应起催化作用，催化剂可以加快反应速率，单位时间内，反应物转化率提高，B正确； C．由图示反应原理知，二元醇反应类似反应时，可形成相应的烯烃和醛/酮，故乙二醇反应的产物有甲醛和乙烯，C错误； D．由图示知，整个过程有2个HOCH2CH(OH)CH3参与反应，产生2个H2O、1个HCHO、1个CH3CHO和1个CH2=CHCH3，故总反应为：2HOCH2CH(OH)CH32H2O+HCHO+CH3CHO+CH2=CHCH3，D错误； 故选B。 10.（2024·内蒙古包头市·期末）是电解铝烟气的主要组分之一，属于强温室气体，其温室效应指数为的7390倍。我国科学家用作为催化剂实现了催化水解，其历程如图所示。下列说法错误的是 A．总反应为： B．不能改变总反应的 C．反应过程中，、键既有断裂又有形成 D．反应过程中涉及的小分子都只含有极性键 【答案】C 【解析】A．从循环反应看，为催化剂，方程式为：，A正确； B．根据盖斯定律，催化剂不影响总反应的ΔH，故B正确； C．Ga-F键有断裂和形成的过程，C-F键只有断裂，并无形成的过程，故C错误； D．根据极性非极性键的定义，整个反应循环过程中，键的断裂和形成都是极性键，故D正确； 综上所述，错误的是C。 考向03 过渡态 11.（2024·安徽卷）某温度下，在密闭容器中充入一定量，发生下列反应：，，测得各气体浓度与反应时间的关系如图所示。下列反应进程示意图符合题意的是 A. B. C. D. 【答案】B 【解析】由图可知，反应初期随着时间的推移X的浓度逐渐减小、Y和Z的浓度逐渐增大，后来随着时间的推移X和Y的浓度逐渐减小、Z的浓度继续逐渐增大，说明X(g)Y(g)的反应速率大于Y(g)Z(g)的反应速率，则反应X(g)Y(g)的活化能小于反应Y(g)Z(g)的活化能。X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)∆H都小于0，而图像显示Y的能量高于X，即图像显示X(g)Y(g)为吸热反应，A项不符合题意；图像显示X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的∆H都小于0，且X(g)Y(g)的活化能小于Y(g)Z(g)的活化能，B项符合题意；图像显示X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的∆H都小于0，但图像上X(g)Y(g)的活化能大于Y(g)Z(g)的活化能，C项不符合题意；图像显示X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的∆H都大于0，且X(g)Y(g)的活化能大于Y(g)Z(g)的活化能，D项不符合题意；故选B。 12.（2024·北京卷）苯在浓和浓作用下，反应过程中能量变化示意图如下。下列说法不正确的是 A. 从中间体到产物，无论从产物稳定性还是反应速率的角度均有利于产物Ⅱ B. X为苯的加成产物，Y为苯的取代产物 C. 由苯得到M时，苯中的大键没有变化 D. 对于生成Y的反应，浓作催化剂 【答案】C 【解析】生成产物Ⅱ的反应的活化能更低，反应速率更快，且产物Ⅱ的能量更低即产物Ⅱ更稳定，以上2个角度均有利于产物Ⅱ，故A正确；根据前后结构对照，X为苯的加成产物，Y为苯的取代产物，故B正确；M的六元环中与相连的C为杂化，苯中大键发生改变，故C错误；苯的硝化反应中浓作催化剂，故D正确；故选C。 13.（2024·甘肃卷）甲烷在某含催化剂作用下部分反应的能量变化如图所示，下列说法错误的是 A. B. 步骤2逆向反应的 C. 步骤1的反应比步骤2快 D. 该过程实现了甲烷的氧化 【答案】C 【解析】由能量变化图可知，，A项正确；由能量变化图可知，步骤2逆向反应的，B项正确；由能量变化图可知，步骤1的活化能，步骤2的活化能，步骤1的活化能大于步骤2的活化能，步骤1的反应比步骤2慢，C项错误；该过程甲烷转化为甲醇，属于加氧氧化，该过程实现了甲烷的氧化，D项正确；故选C。 14.（2024·浙江省五校联盟·联考）一定条件下，CH4与反应生成CH3OH。已知直接参与化学键变化的原子被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢。分别与CH4、CD4反应，体系的能量随反应进程的变化如下图所示(两者历程相似，图中以CH4示例)。下列说法不正确的是 A．反应历程中涉及氢原子成键变化的是步骤I B．与CD4反应的过渡态1能量变化应为图中曲线c C．若与CHD3反应，生成的氘代甲醇有3种 D．与CH2D2反应，产物的产量 【答案】C 【分析】步骤I涉及碳氢键的断裂和氢氧键的形成，步骤Ⅱ中涉及碳氧键形成，氧更容易和H而不是和D生成羟基，若MO+与CHD3反应，生成的氘代甲醇可能为CHD2OD或CD3OH。 【解析】A． 由图可知，步骤Ⅰ涉及碳氢键的断裂和氢氧键的形成，步骤Ⅱ中涉及碳氧键形成，所以涉及氢原子成键变化的是步骤Ⅰ，故A正确； B． 已知：直接参与化学键变化的元素被替换为更重的元素时，反应速率会变慢，与CD4反应的能量变化应为图中曲线c，反应的活化能更大，故B正确； C． 根据反应机理可知，若MO+与CHD3反应，生成的氘代甲醇可能为CHD2OD或CD3OH，共两种，故C错误； D． 直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会减慢，氧更容易和H而不是和D生成羟基，因此氘代甲醇的产量，故D正确；故选C。 15.（2024·北京市东城区·二模）下图是计算机模拟的在催化剂表面上水煤气变化的反应历程。吸附在催化剂表面的物种用“*”标注。 下列说法正确的是（  ） A．①表示CO和H2O从催化剂表面脱离的过程 B．②和④中化学键变化相同，因此吸收的能量相同 C．由图可知CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)为吸热反应 D．本历程中的催化剂通过改变水煤气变化反应的焓变，来实现改变其反应速率 【答案】B 【解析】A．由题吸附在催化剂表面的物种用“*”标注，所以①表示CO和H2O在催化剂表面吸附的过程，A项错误； B．②和④中化学键变化相同，断裂的均为H-O键，②中吸收的能量为[1.25-（-0.32）] eV=1.57 eV，④中吸收的能量为[1.41-（-0.16）] eV=1.57 eV，二者吸收的能量相同，B项正确； C．由图可知CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)为放热反应，反应物的能量大于生成物的能量，且放出的热量为0.72eV，C项错误； D．催化剂降低反应的活化能，但是不能改变反应的焓变，D项错误；故选B。 16.（2024·河北省张家口市尚义一中·期末）我国学者采用量子力学法研究了钯基催化剂表面吸附和合成的反应，其中某段反应的相对能量与历程的关系如图所示，图中的为过渡态，吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。下列说法正确的是 A．该历程的最大能垒为 B．历程中决速步骤的反应为： C．钯基催化剂可使反应的减小 D．该历程中有极性键、非极性键的断裂与形成 【答案】A 【解析】A．该历程的最大的能垒(活化能)= 46.9-(-131.4)=178.3 kJ/mol，故A正确； B．能垒(活化能)越大反应速率越慢，最慢的反应历程是决速步骤，则决速步骤的反应为，故B错误； C．催化剂只降低了反应的活化能，加快反应速率，不改变反应的焓变，故C错误； D．该历程中有H-H非极性键断裂、极性键的断裂、C-H极性键的形成，无非极性键的形成，故D错误；故选A。 17.（2024·贵州省遵义市·一模）Rh(Ⅰ)-Ru(Ⅲ)双金属配合物催化醋酸甲酯羰基化反应制备醋酸的反应机理和各基元反应活化能垒如图所示。其中Cat.表示催化剂，TS和TN分别表示各基元反应的过渡态和产物。下列说法错误的是 A．反应中Ru的成键数目不变 B．该羰基化反应每消耗1mol 生成1mol C．由生成经历了4个基元反应，其中第四步反应速率最慢 D．Rh(Ⅰ)-Ru(Ⅲ)双金属配合物降低了反应的活化能，但不改变反应的焓变 【答案】B 【解析】A．由Rh(Ⅰ)-Ru(Ⅲ)双金属配合物催化醋酸甲酯羰基化反应制备醋酸的反应机理图可知，Ru都是与2个Cl和2个I形成4个键，A项正确； B．由反应机理可知，总反应为CO+H2O+CH3COOCH32CH3COOH，该羰基化反应每消耗1molCH3COOCH3生成2molCH3COOH，B项错误； C．由各基元反应活化能垒图可知，由CH3I生成CH3OI经历了4个基元反应，其中第四步即产物TN3→Cat.+CH3COI的活化能最大，反应速率最慢，C项正确； D．Rh(Ⅰ)-Ru(Ⅲ)双金属配合物为催化剂，催化剂可以降低反应的活化能，加快反应速率，但不改变反应的焓变，D项正确；故选B。 18.（2024·江西省鹰潭市·一模）甲醇与CO催化制备乙酸的反应历程及每分子甲醇转化为乙酸的能量变化关系如下图。下列说法正确的是 A．该过程不涉及非极性键的形成 B．该反应中，为催化剂，HI为中间产物 C．反应ⅲ为该历程的决速步骤 D．总反应的热化学方程式为 【答案】C 【解析】A．由历程可知，该过程涉及碳碳键（非极性键）的形成，A错误； B．根据反应机理可知H2O为该反应的中间产物、HI为催化剂，B错误；   C．过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，活化能越小反应越快，活化能越大反应越慢，决定总反应速率的是慢反应；故反应ⅲ为该历程的决速步骤，C正确； D．由图可知，每分子甲醇的转化涉及能量为3.05eV，D错误；故选C。 19.（2024·广西重点中学·联考）是一种特别的共轭体系。在高温条件下可以由分子经过5步氢提取和闭环脱氢反应生成。其中第一步过程的反应机理和能量变化如下： 下列说法错误的是 A．反应过程中有极性键的断裂和形成 B．图示历程中的基元反应，速率最慢的是第3步 C．制备的总反应方程式为： D．从的结构分析，结构中五元环和六元环结构的数目分别为6、10 【答案】A 【解析】A．该过程中涉及C-H断裂，C-C断裂和C-C、H-H形成，无极性键的形成，A错误； B．由反应机理可知，该历程包含3个基元反应，其中第三个基元反应的活化能最大，反应3速率最慢，B正确； C．由图可知，该过程总反应为：，C正确； D．由的结构分析，可知其中含有1个五元环，10个六元环，每脱两个氢形成1个五元环，则总共含有6个五元环，10个六元环，D正确； 故选A。 20.（2024·山东省聊城市第三中·一模）我国科学家已经成功地利用二氧化碳催化氢化获得甲酸，利用化合物1催化氢化二氧化碳的反应过程如图甲所示，其中化合物2与水反应变成化合物3与HCOO-的反应历程如图乙所示，其中TS表示过渡态，Ⅰ表示中间体。下列说法正确的是 A．从平衡移动的角度看，升高温度可促进化合物2与水反应变成化合物3与HCOO- B．该历程中最大能垒(活化能)E正=16.87kcal/mol C．使用更高效的催化剂可以降低反应所需的活化能，最终提高二氧化碳的转化率 D．化合物1到化合物2的过程中存在碳氧键的断裂和碳氢键的形成 【答案】D 【解析】A．由化合物2与水反应变成化合物3与的反应历程图可得该过程是放热反应，升高温度，不利于该过程的进行，A错误； B．该历程中I1到TS2过程的能垒(活化能)最大，为，B错误； C．使用更高效的催化剂可以改变反应途径，降低反应所需的活化能，但不能使化学平衡发生移动，不能提高二氧化碳的转化率，C错误； D．根据化合物1与化合物2的结构可知，在化合物1()与反应生成化合物2()的过程中存在碳氧键的断裂和碳氢键的形成，D正确；故选D。 1 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$